JPS6347639Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、内燃機関のピストンに装着されるコ
ンプレツシヨンリングの改良に関する。

コンプレツシヨンリングは内燃機関のピストン
に装着されて、ピストンとシリンダ壁との間隙を
シールし、燃焼室の密閉を図るものである。

かかるコンプレツシヨンリングの一例を第１，
２図に示す（昭和52年４月30日発行、山海堂「自
動車用デイーゼル機関」第137，138頁参照）。

すなわち、コンプレツシヨンリング１，１′は、
機関運転時の加熱による熱膨張を吸収する合口隙
間２が設けられており、ピストン３の外周に形成
されたコンプレツシヨンリング溝４，４′に装着
され、シリンダブロツク５とピストン３の間隙を
シールして、ピストン３、シリンダブロツク５、
シリンダヘツド６により形成された燃焼室７を密
閉する。また、オイルリング溝８にはオイルリン
グ９が装着され、主に潤滑油膜の調節を図ると共
に、コンプレツシヨンリングと同様の効果も果
す。ここに、１０はコンプレツシヨンリング１，
１′を通じてシリンダブロツク５に伝達された熱
を吸収冷却するウオータージヤケツト、１１はシ
リンダブロツク５とシリンダヘツド６の気密を保
つガスケツトである。

さて、従来のピストンにあつては熱膨張による
ピストンとシリンダライナの焼き付き防止のため
に放熱性の良い熱伝導率の大きいアルミ合金など
の材質が使用されていたため、燃焼室からピスト
ン、コンプレツシヨンリング、シリンダブロツク
という経路での熱放散が大きく燃焼室の温度が下
がり機関熱効率が低下し燃費の悪化を招いた。こ
れを避けるために、セラミツクスなどの低熱膨張
率低熱伝導率の材質を使用して、熱膨張量を押え
て焼き付きを防止すると共に、前記の熱の流れを
阻止して燃焼室からの熱放散の防止を図る傾向に
ある。

このような低熱伝導率材質のピストンに従来の
コンプレツシヨンリングを装着した場合、ピスト
ン材質が低熱伝導率であることによる燃焼室の温
度上昇と温度勾配の増加によりコンプレツシヨン
リング溝付近のピストン温度及びコンプレツシヨ
ンリングの温度が上昇し、油膜の破断によるスカ
ツフ現象が起り易くなり耐久性が悪化する。ま
た、温度上昇は熱膨張量を増大させるため、コン
プレツシヨンリングの合口隙間を大きくとる必要
が生じ、その結果ブローバイガスの量が増大し燃
費が悪化する。さらに、従来のアルミ合金等の高
熱伝導率材質ピストンにおいてはコンプレツシヨ
ンリングが放熱機能を果す必要から熱伝導率の大
きい材質が使用されていたが、これをそのまま鉄
系合金あるいはこれよりも低熱伝導率の材質のピ
ストンに装着した場合には、該コンプレツシヨン
リング本体を経由する燃焼室からの熱放散が大き
く機関熱効率の低下を招くという問題点があつ
た。

本考案はこのような従来の問題点に着目してな
されたもので、ピストンの材質としてアルミ合金
等の高熱伝導率材質を用いることなく鉄系合金あ
るいはそれよりも低熱伝導率材質を用いて燃焼室
の温度上昇を図ることを前提とし、該低熱伝導率
材質ピストンに装着するコンプレツシヨンリング
本体のリング中心軸方向両面にセラミツクスある
いはセラミツクスと金属との混合物を溶射して形
成することにより、ピストンからシリンダブロツ
クへの熱流を阻止して、リング本体を低温に保
ち、コンプレツシヨンリングのスカツフ現象を防
止をすることによる耐久性の向上、燃焼室からの
熱の放散の減少及び合口隙間を小さく選べること
によるブローバイガスの減少を図るものである。

以下、本考案を第３図に示す一実施例に基づい
て説明する。図において、コンプレツシヨンリン
グ１２は鋳鉄または鋼を材質とするリング本体１
２ａを有し、このコンプレツシヨンリングの中心
軸方向上面及び下面にコンプレツシヨンリングと
同心状に凹部１３を形成し、この凹部１３に低熱
伝導率の物質であるセラミツクス（ジルコニア、
窒化珪素、チタンカーバイド、マグネシアなど）、
あるいは金属とセラミツクスの混合物を溶射し
て、被覆層１４を形成し、これによつてピストン
からコンプレツシヨンリングへの熱の流れを阻止
する。

この凹部１３へのセラミツクスまたはセラミツ
クスと金属の混合物の溶射は、例えばプラズマ溶
射によりなされる。

かかる構成のコンプレツシヨンリングを低熱伝
導率材質のピストンに装着した場合、ピストンの
上下運動によりコンプレツシヨンリングの上下円
環面は高温のコンプレツシヨンリング溝内壁面に
接触するが、該円環面は低熱伝導率の物質である
セラミツクス（ジルコニア、窒化珪素、チタンカ
ーバイト、マグネシアなど）、あるいはセラミツ
クスと金属との混合物を溶射して形成される被覆
層１４によつて覆われているためピストンからコ
ンプレツシヨンリングへの熱流が阻止され、燃焼
室の冷却損失が減少し機関熱効率が上昇する。ま
たコンプレツシヨンリング温度の上昇が小さいた
め熱膨張量も小さく、コンプレツシヨンリングの
合口隙間を小さくとることが可能となり、ブロー
バイガス量が減少して燃費が向上する。さらに、
コンプレツシヨンリングが低温に保持されること
によりコンプレツシヨンリング摺動面とシリンダ
ブロツクとの間にある油膜が確保され、スカツフ
現象が防止されてコンプレツシヨンリングの耐久
性が向上する。

第４図に示すように上記実施例に加えてコンプ
レツシヨンリング本体１２ａの内周面にも凹部１
５を設け低熱伝導率物質であるセラミツクス（ジ
ルコニア、窒化珪素、チタンカーバイト、マグネ
シアなど）、あるいはセラミツクスと金属との混
合物を溶射して形成される被覆層１６を設けれ
ば、前述のピストンからコンプレツシヨンリング
への熱流の阻止による効果はさらに増大する。

なお、上記実施例ではセラミツクス等をコンプ
レツシヨンリング本体に設けた凹部に溶射した
が、凹部を設けることなく平坦なコンプレツシヨ
ンリング本体に直接溶射しても良い。

以上説明したように本考案によれば、鉄系合金
あるいはそれよりも低熱伝導率材質により形成さ
れたピストンに装着するコンプレツシヨンリング
において、鋼製のコンプレツシヨンリング本体の
中心軸方向両面に低熱伝導率物質であるセラミツ
クスあるいはセラミツクスと金属との混合物を溶
射して被覆したため、ピストンからコンプレツシ
ヨンリングへの熱の伝達が阻止され、コンプレツ
シヨンリングの温度上昇が減少し、リングの合口
隙間を小さくとることが可能となり、このためブ
ローバイガス量が減少し燃費が向上すると共に、
コンプレツシヨンリングが低温に保持されるから
潤滑油膜が確保されコンプレツシヨンリングの耐
久性が向上する。また、上記の熱流の阻止により
燃焼室からの熱の放散も減少し機関熱効率が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１及び第２図は従来例を示し、第１図はピス
トンに装着されたコンプレツシヨンリングの断面
図、第２図は同上の正面図、第３図は本考案の実
施例を示す断面図、第４図は本考案の他の実施例
を示す断面図である。 ３……ピストン、１２……コンプレツシヨンリ
ング、１２ａ……コンプレツシヨンリング本体、
１４，１６……被覆層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 鉄系合金あるいはこれよりも低熱伝導率材質に
   より形成されたピストンに装着されるコンプレツ
   シヨンリングにおいて、鋼製のコンプレツシヨン
   リング本体の表面のうち少くとも中心軸方向両面
   にセラミツクスあるいは、セラミツクスと金属と
   の混合物を溶射して形成したことを特徴とする内
   燃機関のピストンのコンプレツシヨンリング。